TARJETAS GRÁFICAS

¿QUE ES UNA TARJETA GRAFICA? Con la utilización masiva de imágenes digitales, estas tarjetas han aumentado su importancia, ya que gran parte de la comodidad y de la eficacia que obtengamos en el uso de un computador depende de ellas.Hoy en día, todas las tarjetas gráficas tienen aceleración por hardware, es decir, tienen chips que se encargan de procesar la información e interpretarla para hacer los efectos, texturas... que luego vemos en la pantalla.

CADA VEZ, MÁS TARJETAS GRÁFICAS SE EQUIPARAN CON PROCESADORES INTELIGENTES, QUE LE QUITAN AL PROCESADOR PRINCIPAL EL TRABAJO DE DIBUJAR LÍNEAS, CÍRCULOS Y SUPERFICIES.

Clases de Tarjetas de Vídeo

MDAMDA, el IBM Monochrome Display Adapter, representada junto la tarjeta CGA, a uno de los adaptadores más antiguos del PC. En 1980 se presento junto con el primer PC, y durante muchos años fue tomado como el estándar en tarjetas de vídeo monocromas. Soportaba solo un modo de funcionamiento, con 25 líneas y 80 columnas en pantalla, apenas disponía de RAM de vídeo lo que hacia que solo se pudiera trabajar con una página de pantalla en memoria.

A pesar de que no se podían crear gráficos lo usuarios preferían esta a la CGA que tenia una resolución menor y cansaba más los ojos. En el ámbito de las tarjetas monocromas se dio paso a la Hércules que daba la posibilidad de mostrar gráficos monocromos.

CGALuego, con la llegada de los primeros PCs, surgió una tarjeta de vídeo capaz de presentar gráficos: la CGA (Computer Graphics Array, dispositivo gráfico para computadores).

CGA

Resolución (horizontal x vertical) Colores

320x200 4

640x200 2 (monocromo)

HGC: Hércules Graphics Card.

Se trataba ésta de una tarjeta gráfica de corte profundamente profesional. Su ventaja, poder trabajar con gráficos a 720x348 puntos de resolución, algo alucinante para la época; su desventaja, que no ofrecía color. Es por esta carencia por la que no se extendió más.

EGAEGA. IBM tras ver la fuerte incursión en el mercado

de la HerculesGC, se puso a trabajar hasta que en 1985 se presento la Enhaced Graphics Adapter. El precio de entrada de esta tarjeta fue un tanto elevado dado a la tecnología que utilizaba, esto produjo que hasta que no bajo el precio de la tarjeta no se comenzaran a comprar y llegar a estándar. La EGA era totalmente compatible con la MDA y la CGA, además la EGA era semejante a la Hércules Graphics Card, disponía de la posibilidad de reproducir gráficos monocromos en un monitor monocromo, representando con ello la primera tarjeta gráfica que se podía utilizar tanto en monitores monocromos como en los de color.

Eligiendo una distancia menor entre los puntos en los monitores EGA, la tarjeta EGA brilla con respecto a la CGA con una imagen más nítida. Además la EGA daba la posibilidad de trabajar con juegos de caracteres variables, además la EGA disponía de una ROM-BIOS propia ,cosa de la que no disponían ni la CGA ni la MDA.

EGAResolución (horizontal x vertical) Colores

320x200 16640x200 16640x350 16

VGA El estándar, la pantalla de uso obligado desde 1987. Con los primeros sistemas PS/2 de IBM. Tiene multitud de modos de vídeo posibles, aunque el más común es el de 640x480 puntos con 256 colores, conocido generalmente como "VGA estándar" o "resolución VGA". Empalma perfectamente a la tradición de la tarjeta EGA, es decir: compatibilidad a todos sus antecesores, mas colores , mas resolución y mejor representación de texto.

Las tarjetas VGA se diferenciaban de las EGA por su

densidad de integración mayor, que hace posible la

colocación de toda la lógica de control en un solo circuito.

La señal enviada al monitor cambia de la anteriormente

digital a ser analógica haciendo posible mas de 260.000

colores.

La resolución alcanzada por esta tarjeta pasa a los 640x480 puntos y 16 colores. Dadas estas altas prestaciones la memoria RAM de la tarjeta salía con un mínimo de 256 Kbytes y pudiendo llegar hasta los 512 Kbytes.

SUPERVGA

SuperVGA. Estar tarjetas corresponden en lo que a

hardware básico se refiere, con las tarjetas VGA

normales, pero trabajan más rápido, para poder

visualizar más puntos en pantalla en el mismo tiempo y

con ello obtener una resolución mas alta. La SVGA es

totalmente compatible con la VGA esto supone que se

pueden mostrar las resoluciones de la VGA pero con

muchos mas colores. La SVGA da la posibilidad de

mostrar hasta 1024x768 puntos en pantalla.

En un principio no existía uniformidad en cuanto a

como se han de inicializar o direccionar este tipo de

modos gráficos a través de los registro de paleta. Por ello

los fabricantes mas importantes de juegos de chips

compatibles VGA (Tseng, Paradise y Video Seven) han

formado un consorcio que lleva el nombre de Video

Electronic Standard Association (VESA),. Juntos han

determinado un estándar para el acceso a los modos

ampliados de la SVGA a través del BIOS, y que en un

futuro se empleará en los BIOS sobre las que se basan

las tarjetas de estos fabricantes.

Modo de vídeo Máxima resolución y máximo número de colores

SVGA 800x600 y 256 colores

XGA 1024x768 y 65.536 colores

IBM 8514/A 1024x768 y 256 colores (no admite 800x600)

8514/A

8514/A. IBM presento en el año 1987 un heredero para su estándar VGA. Esta tarjeta supuso una autentica revolución. La tarjeta de vídeo misma se equipara con un procesador, al que se le pueden comunicar ordenes externas. La ventaja está clara, ya no es el procesador el que ha de calcular los puntos de las líneas o los círculos, sino que puede delegar esta tarea al procesador gráfico, que procesa, paralelamente a la ejecución del resto del programa, la línea deseada u otro objeto gráfico. El precio alto pocos adeptos.

CONCEPTOS GENERALES

1. Monitor.

2. Programas controladores ( drivers ).

3. Tarjeta gráfica.

El elemento mas importante del

sistema de vídeo son las tarjetas

gráficas, ya que se comunican con el

programa, controlan el monitor, y a

veces proporcionan los drivers.

FUNCIONAMIENTO GENERAL

PC VRAM

0,2 y 0,016 segundos

FUNCIONAMIENTO DE UNA TARJETA DE VIDEO 

 1. Interpreta los datos que le llegan del procesador:

Ordenándolos y calculando para poder presentarlos en la pantalla en forma de un rectángulo más o menos grande compuesto de puntos individuales de diferentes colores (pixels).

 2. Coge la salida de datos digitales resultante de ese

proceso: Y la transforma en una señal analógica que pueda entender el monitor.

  El microprocesador gráfico (el cerebro de la tarjeta

gráfica)  

El conversor analógico-digital o RAMDAC. Aunque en ocasiones existen chips accesorios para otras funciones o bien se realizan todas por un único chip.

 El microprocesador puede ser muy potente y avanzado, tanto o más que el propio micro del computador; por eso algunos tienen nombre propio: Virge, Rage Pro, Voodoo…

TIPOS DE CONEXIONES  ISA  VESA   PCI

AGP

 TARJETA ISA

TA

RJE

TA

P

CI

TARJETA AGP

TIPOS DE TARJETAS GRAFICAS 

 2D 3D Voodoo y la Vodoo2 de 3dfx.   2D/3D:

Buffer de vídeo: principal componente del sistema de vídeo. la RAM está mapeada dentro del espacio de direcciones accesible por la CPU (memoria superior) 384 K.

Decodificador de atributos: Convierte los atributos asociados a los datos del buffer en señales para el monitor.

Generador de Caracteres alfanuméricos: Convierte el código ASCII en caracteres en pantalla.

Controlador CRT: Genera las señales de temporización horizontales y verticales necesarias para la presentación en pantalla. Puede seleccionar una porción del buffer de vídeo, para que solo esta se visualice. En los modos texto controla el tamaño y la posición del cursor.

Control modo vídeo: Controla el modo de operación de la

mayoría de los componentes de la VGA al establecer un modo de

vídeo. Entre otros:

- El secuenciador: el encargado de direccionar

secuencialmente la memoria de vídeo, atendiendo a las

temporizaciones establecidas por el controlador CRT.

- Controlador de Gráficos: controla el flujo de datos entre

el buffer y la CPU, y entre el buffer y el controlador de

atributos.

- Controlador de Atributos.

- Generador de caracteres alfanuméricos (lo desactiva en

modos gráficos)

COLOR

La resolución determina las coordenadas X e Y de la

pantalla, mientras que la profundidad de cada pixel describe

el color que contiene (Ej. : 640x480x16 => así se referencian

las coordenadas y el nº de colores ,Coord. X * Coord. Y * nº

colores).

En las tarjetas gráficas la información correspondiente

al color de cada punto de la pantalla (pixel) se guarda en

su memoria. La unidad de memoria es el bit, que tiene

dos estados posibles: iluminado (on) y apagado (off). El nº

de colores que puede tener un pixel depende de los bits

que tenga asignados, lo que se puede calcular con esta

formula:

Número de colores = 2n

Siendo n el valor del número de bits que tiene

asignado cada pixel.

BITS COLORES BITS COLORES

1 2 (Low Color) 12 4.096

2 4 15 32.768 (High Color)

4 16 16 65.536(High Color)

8 256 (Pseudo Color) 24 16.777.216 (True Color)

Las combinaciones mas corrientes son:

256 registros de color (R,G,B) : 262.144

La tarjeta precisa de un elemento que transforme el contenido de los bits de cada pixel en las señales eléctricas precisas para que el monitor pueda mostrar el color correspondiente. Este componente se denomina LUT-DAC ( Look Up Table-Digital Analogic Converter ) siendo el LUT o CLUT ( Color Look Up Table ) el encargado de elegir uno de los colores de la tabla de colores disponibles y el DAC de transformarlo en una señal que pueda entender el monitor.

RESOLUCIÓN

Esta relación entre pixeles, tiene importancia en

lo que respecta a las proporciones de las figuras.

La mayoría de las pantallas mantienen una relación

4 :3 entre sus medidas horizontal y vertical.

Esta rejilla de puntos, debe ser actualizada cada cierto tiempo. Las frecuencias de Refresco deben adecuarse a la resolución del sistema, ya que el proceso debe realizarse de forma Que no se note el barrido de los haces de electrones cuando inciden sobre el tubo de rayos Catódicos, sea cual sea la resolución.

La frecuencia de refresco vertical ( nº de veces que se redibuja la pantalla por segundo ) es la encargada de determinar la estabilidad de la imagen ( parpadeo ) y suele ser la que se refleja en los cuadros de características medida en Hertzios (Hz).

Cuando una tarjeta alcanza su limite respecto a la frecuencia máxima, se puede conseguir mayor resolución

VELOCIDAD

Al usar programas de gestión, el sistema de

vídeo absorbe una parte del tiempo que puede ser

un 10% del total, pero cuando trabajamos en un

entorno gráfico, el porcentaje aumenta como

mínimo al 25%.

En modo texto, la imagen de una pantalla puede

llegar a ocupar 4 Kb, pero una imagen gráfica oscila

en su extensión entre 150 Kb y 250 Kb.

MEMORIA

La VRAM ( RAM de Vídeo) es más veloz, ya

que dispone de dos puertos de comunicaciones

para permitir que pueda leer y escribir

simultáneamente. La memoria de vídeo se

diferencia de la dinámica en que permite un

acceso simultáneo a los datos del sistema

mientras que manda una imagen calculada al

monitor, algo que no es posible con la DRAM. VRAM <> DRAM

TJV {VRAM + DRAM}

VRAM para contener mapas de imágenes

y la DRAM para soportar el software

subyacente a la tarjeta.

La WRAM está diseñada para llevar a

cabo funciones como la escritura de bloques

de color dobles o el movimiento de grandes

zonas de memoria alineadas.

Existen tarjetas de vídeo baratas que afirman ser

de 64 bits, pero sólo tienen 1Mb de RAM,

ATENCIÓN, la DRAM se organiza en bloques de 32

bits, por lo que 1Mb solamente ofrece proceso de 32

bits. Se necesita al menos 2Mb para la velocidad de

64 bits. Igualmente son necesarios 4Mb para tener

un rendimiento de 128 bits.

si tenemos una imagen con una resolución de 1024 x 768 y con un color a 4 bytes

1024 x 768 = 786.432

1024 x 768 = 786.432 * 4, los bytes = 3.145.728

Unas tres megas de la memoria de nuestra tarjeta de vídeo.

Las tarjetas 3D tienen una serie de librerías para poder trabajar.

Direct 3D: Está diseñada por Microsoft y se incluye en los DirectX. Casi todas las tarjetas gráficas son compatibles con él. Open GL: Fue diseñada por Silicon Graphics, es muy potente y más utilizada en el ámbito profesional.

Glide: Es la de 3dfx y utilizadas en todas las tarjetas voodoo y banshee. Se impuso por sus buenos resultados con los chips de la casa.

PROCESADOR GRÁFICO

1.Controladores de imágenes ( frame buffer )

2.Coprocesadores aceleradores o de funciones

fijas.

3.Coprocesadores programables.

Las placas con Controladores de imágenes tiene una forma de trabajo ( dumb frame buffer) que se basa en que el procesador central del computador tiene que hacer todo el trabajo de control de pantallas. Todo lo que hace el controlador VGA, es dirigir la memoria gráfica para que sus bits contengan la imagen adecuada y salga en el monitor. Si se dibuja una línea la CPU debe calcular en nº de pixeles que la definen. Se debe emplear sólo en trabajos con poco contenido gráfico, son los más baratos ( Tseng Labs, Trident, OAK Technology).

coprocesador acelerador. No solo gestiona la memoria gráfica, ya que intercepta las llamadas relacionadas con el proceso gráfico, y si puede ejecutarlas por si mismo, realiza el calculo sin utilizar ciclos de la CPU. El trabajo gráfico se basa en pocas acciones ( transferencia de bits, desplazamiento de áreas a través de la pantalla, trazado de líneas y relleno de rectángulos con un color determinado, el resto de acciones las realiza el procesador central a través de las especificaciones de los drivers controladores del sistema.

Los mas corrientes son : 86Cxxx (S3), P9000

( Weitek), P2000 (Primus Technology), 82Cxxx

(Chips and Technologies), Mach x (ATI), 90C3x

(Western Digital), ET4000/W32 (Tseng Labs) y

GD542x ( Cirrus Logic).

Los coprocesadores gráficos programables son capaces de ejecutar cualquier tarea, dependiendo de las características del programa controlador que se instale. Suelen disponer de una memoria VRAM para manejar las imágenes y de otra DRAM para contener las instrucciones del controlador. Puede llevar otros chips, bien para manejar el modo VGA o realizar otras tareas. Su precio es muy superior a los otros dos controladores. Suele manejar resoluciones muy altas. Se pueden citar 340xx ( Texas Instruments), Artist GPX ( Artist Graphics).

PROGRAMAS CONTROLADORES ( DRIVERS )

Los drivers se encargan de comunicar las aplicaciones con las tarjetas gráficas. Estos controladores relacionan el formato que utiliza el programa principal con el que maneja el procesador gráfico. Para conectar un programa con una tarjeta debe existir un controlador, sin el no hay alta resolución, pudiendo además aumentar la velocidad de trabajo en un porcentaje elevado.